Расчет и исследование эмиттерного повторителя

Техническое задание

Исходные данные

Транзистор эмиттерного повторителя (ЭП типа 2N2219A. Стационарный ток коллектора I₂₀=1 мА, сопротивление в цепи эмиттера R_Э=5 кОм, стационарное напряжение между коллектором и эмиттером U₂₀=10В. Постоянный ток базового делителя I_D=3 мА. Напряжение источника питания Е_П=15 В.. Емкость нагрузки ЭП С_Н=100 пФ, емкости разделительных конденсаторов во входной и выходной цепи повторителя С_Р=50 мкФ.

Содержание задания

1.Провести расчет номиналов резисторов базового делителя

2. С помощью программы МС7 определить стационарные напряжения в узлах схемы повторителя и величины стационарных токов, провести сравнение полученных при этом токов и напряжений с расчетными. Определить дифференциальные параметры транзистора в исходной рабочей точке: емкость обратносмещенного перехода С_КБ, постоянную входной цепи транзистора - , входную дифференциальную проводимость g₁₁ и входную динамическую емкость С_ВД(д) повторителя при отсутствии обратной связи. Объемное сопротивление базы транзистора положить равным r_Б=100 Ом!

3. Исследовать частотные характеристики выходной цепи ЭП в диапазоне частот 10 кГц- 100 МГц при наличии в схеме 100% отрицательной обратной связи и без этой связи. Определить усиление выходной цепи в области средних частот и верхние граничные частоты. Объяснить эффект слабого резонанса в выходной цепи ЭП в области верхних частот и отсутствие этого резонанса при исключении обратной связи

4.Определить входную проводимость ЭП и входную динамическую емкость при наличии и отсутствии в схеме отрицательной обратной связи..

Выполнение задания

1.Расчет номиналов сопротивлений базового делителя.

Поскольку постоянное напряжение на резисторе R_Э равно

,

а напряжение на открытом переходе база-эмиттер транзистора всегда практически равно U₁₀ =0,65 В, то напряжение на нижнем плече резистора базового делителя можно считать близким к 5 В. При заданном токе делителя I_D= 3 мА получаем

,

Следовательно, номинал R₂ = 1,66 кОм

Напряжение на резисторе R₁ равно Е_П-U_R2=15-5=10 В.

Отсюда номинал резистора R₁ будет

Принципиальная схема повторителя с указанными номиналами резисторов и конденсаторов при ведена на рис.1

Рис.1

С помощью программы МС7 произведен расчет стационарного режима повторителя, результаты которого приведены на рис.2а.

с указанием напряжений в узлах схемы.

 

Рис.2а.

На рис.2б приведен расчет стационарных токов в ветвях схемы эмиттерного повторителя.

 

Рис.2б

 

Сравнение результатов аналитических расчетов стационарного режима схемы с подобными расчетами при моделировании с помощью программы МС7 показывает их удовлетворительное совпадение.

3.Исследование частотных выходной цепи повторителя.

 

Рис.3

На рис.3 приведены частотные характеристики выходной цепи повторителя и выходной цепи схемы с исключенной обратной связью. Из рисунка видно, что при наличии обратной связи (кривые графика- (V(4)/V(2)) усиление в области средних частот близко к единице, в области верхних частот наблюдается слабовыраженный резонанс, объяснение которого приведено в [1, ч1, с 119 ], верхняя граничная частота ЭП составляет 36,36 МГц При отсутствии обратной связи (кривые графика- V(4)/ VBE(Q1)) –усиление выходной цепи составляет К₀=160, верхняя граничная частота равна 225 кГц и резонанс в цепи отсутствует.